淺議油氣站場集中埋地區(qū)域設備腐蝕保護技術研討

李淼

摘 要：油氣站場通常會集中多個埋地金屬結(jié)構(gòu)，地下管網(wǎng)也相對比較密集，埋地金屬腐蝕的風險增加，一旦發(fā)生腐蝕，將會影響到相關站場的安全平穩(wěn)運行。因此，我們有必要對油氣站場集中埋地設備的腐蝕保護進行深入研究，構(gòu)建以陰極保護為主的保護體系，逐步探索一條最佳效果的陰極保護之路。

關鍵詞：油氣;站場;陰極保護

1 引言

油氣集輸站場等集中存在大量埋地金屬結(jié)構(gòu)和管網(wǎng)的區(qū)域均涉及到區(qū)域性防腐問題，因此，區(qū)域陰極保護技術是解決此類問題的一個主要途徑。在實踐中，大型的聯(lián)合站以及各類天然氣處理站場都是集中有大量埋地金屬結(jié)構(gòu)的場所，一旦發(fā)生埋地結(jié)構(gòu)腐蝕，會對相關站場安全及運行產(chǎn)生較大影響。根據(jù)陰極保護技術在國內(nèi)外的廣泛應用實踐表明，單純的犧牲陽極或者是涂層防腐技術的防腐效果較區(qū)域性的陰極保護技術差，尤其是在油氣集輸站場、油庫、油罐集中的區(qū)域，應用陰極保護技術進行防腐更加有效。

2 陰極保護原理

陰極保護就是受保護金屬設備由于有大量電子的補充使其處于電子過剩狀態(tài)，從而使金屬原子在金屬表面各點均達到同一負電位時不容易失去電子而溶于溶液。一般情況下對于小型的金屬結(jié)構(gòu)或者是處于土壤電阻率小于100 Q·m時的小型儲罐或者是城市管網(wǎng)等金屬構(gòu)件的防腐可采取犧牲陽極的方式進行;但對于一些大型的儲罐金屬設備或者處于高電阻率土壤環(huán)境的長輸埋地管道等金屬結(jié)構(gòu)一般都會采用外加電流的方式進行防腐。而區(qū)域性陰極保護技術則使被保護對象自始至終處于保護電位之內(nèi)。這主要是依靠通過合理布局犧牲陽極和外加電流保護方式，保證了電流的自由分配以及與相鄰設備的絕緣措施。

3 區(qū)域性陰極保護體系

3.1 外加電流保護

以區(qū)域性陰極保護聯(lián)合站為例，設置陰極保護站八座，設置通電點位11處，形成了對集中埋地管道和非板式的罐體的接地極以及集油干線、外輸油氣管道等采取了陰極保護措施。以布局相對簡單的天然處理廠為例，它建立了陰極保護站2座，廠外閥室內(nèi)外輸氣管道僅設置2個通電點，通過簡單的布局陰極保護站，有效的保護了原料氣管道和閥室內(nèi)外輸管道上的絕緣接頭外側(cè)的管道。組成陰極保護站的裝置主要包括各類連接電絕緣和電纜的裝置、電源設備（陰極保護）、站外陽極地床、陰極保護通電點及參比電極等裝置。區(qū)域性陰極保護聯(lián)合站保護的對象由于面對的腐蝕介質(zhì)不同而較為復雜，構(gòu)建的陰極保護對象主要包括管道、儲罐等。而天然氣處理廠的布局采取的是“一進一出”模式，相對聯(lián)合站的區(qū)域陰極保護模式簡單不少。

3.2 極化電位

極化電位（△E）就是指陰極保護電流被施加在保護結(jié)構(gòu)體后，向負值方向移動的管道對地電位所形成的保護電位（E）與被保護結(jié)構(gòu)體在處于斷電狀態(tài)下的對地自然電位（Ek）之間的差值。得出極化電位公式：△E=︱E-Ek︱。需要注意的是，以下邊三方面原則確定保護電位：一是通常情況下，處于較好的保護狀態(tài)時，通常是在-550-750mV的自然電位時，對地被保護管段的保護電位（E）為-850mV時的狀態(tài)，其中以下均以Cu/CuSO4參比電極;二是如果保護地點位超出此范圍的時候，如果想保證得到足夠的陰極極化效果，那么被保護管段的極化電位（△E）要達到100mV及以上;三是根據(jù)規(guī)定，對地保護電位（E）必須得低于-1500mV;這主要是由于對地保護點位（E）高于-1500mV時，可能會發(fā)生陰極剝離或者是電解的情況;工作實踐過程中，我們通常將對地點位定在-1200mV左右，防止上述電解或陰極剝離情況的發(fā)生。

下面簡單介紹下極化電位的測試方法：測試過程就是首先停止運行陰極保護系統(tǒng)，測試Ek，也就是對地自然腐蝕電位，這里主要指的就是被保護結(jié)構(gòu)體的Ek，測試后會得出一組數(shù)據(jù);其次，就是打開恒電位儀之后，測得被保護結(jié)構(gòu)體在通電狀態(tài)測的保護電位（E）。將上述測得的兩組數(shù)據(jù)進行對比分析，正常情況下保護電位應處在預設范圍內(nèi)，一旦測得數(shù)據(jù)超過預設范圍就需要重新調(diào)試。在有測試片的情況下，以測試片的測試值作作為Ek;正常的情況下，有絕緣接頭也可將未保護端的電位作為Ek。

3.3 犧牲陽極保護

工程實際施工中，在進行區(qū)域性外加電流陰極保護的基礎上，通常對于達不到保護電位的被保護結(jié)構(gòu)體采用犧牲陽極塊補充陰極保護。犧牲陽極塊埋在結(jié)構(gòu)體兩側(cè)，犧牲陽極塊距離被保護結(jié)構(gòu)體外壁3-5m，最小不宜小于0.5m，同側(cè)陽極間距2-3m。犧牲陽極采用臥式埋設凍土層以下，低于結(jié)構(gòu)體底部至少0.5m。陽極通過測試樁與結(jié)構(gòu)體連接，具體位置可根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整;對于小型儲罐、腐蝕速率較快的儲罐也考慮設計犧牲陽極塊。

4 結(jié)論與認識

區(qū)域性陰極保護就是為了要保護整個區(qū)域內(nèi)的所有地下金屬結(jié)構(gòu)體所采取的一種保護方式。在區(qū)域性陰極保護設計時，不論是天然氣處理廠還是聯(lián)合站，均會統(tǒng)籌考慮陽極地床、測試樁、參比電極以及通電點的選取安置，補充犧牲陽極塊等問題。在油氣站場區(qū)域性陰極保護體系構(gòu)建中，聯(lián)合站保護電流通常較大，不同通電點之問的區(qū)位選擇、參比電極埋設都會對保護系統(tǒng)的電流造成干擾;接地設施與埋地管道、鋼筋混凝土基礎的接觸，使該區(qū)域內(nèi)土壤中產(chǎn)生電位梯度，形成屏蔽效應。

參考文獻：

[1]永基，李相怡.埋地管道陰極保護電位IR降評估方法的研究[J].腐蝕科學與防護技術，2004，16（6）：360-362.